Монолитный фундамент своими руками: процесс и предварительный расчёт

Преимущества сплошной основы

Название монолит говорит само за себя. Сплошное основание, укрепленное железной арматурой, является самым востребованным на рынке и по некоторым показателям превосходит остальные:

• Прочность, выносливость, износостойкость. Выдерживает вес 3-этажного здания без изменений;
• Гарантия на срок эксплуатации от 20 лет в зависимости от местных, природных условий;
• Его применяют на песочных и движущихся грунтах, насыпных и глинистых почвых;
• Обладает укрепляющим действием, гасит подземные толчки, движение на пучинистых почвах не ощущается;
• Равномерное распределение нагрузки всего сооружения на основание, что позволяет избегать растрескиваний, деформаций, кривизны;
• Строительство монолитного фундамента может обойтись дешевле, чем другие виды заливки;
• Железобетон, из которого состоит основа, устойчив к влаге;
• Быстрота и легкость выполнения строительных работ;
• Выложенный фундамент служит цокольным этажом с готовой поверхностью для укладки паркета или ламината. Не потребуется дополнительной стяжки или выравнивания пола;
• Применяется для зданий любой сложности, высотности, периметра, от прямоугольных до эркерных, фигурных со стенами из кирпича, блоков, панелей, стекла.

Устройство и подготовка котлована

Для плиты фундамента обычно практикуется снятие верхнего плодородного слоя почвы. Плавающий фундамент может опираться даже на рыхлый грунт, однако чем более качественно будет выполнена подготовка, тем менее выраженными будут проявления усадки в первое время. Для проведения подготовки необходимо трамбование, а его очень проблематично выполнить, если почва имеет высокую пластичность и вязкость. Но заглубление решает не только эту проблему: так снижаются теплопотери здания, плюс плита может залегать практически на любой глубине, что делает возможным устройство цокольного этажа.

Размеры котлована и подушки должны быть больше плиты на 70–100 см с каждой стороны для технологичного сооружения отмостки. Когда грунт со строительной площадки снят и вывезен, дно и стенки подчищают вручную, добиваясь правильной геометрии. Монолитную плиту можно устраивать только на горизонтальных участках с естественным уклоном не более 2:100, в ином случае следует прибегнуть к террасированию.

Подготовка под плиту заключается в обустройстве гигроскопичной несжимаемой подложки. В ряде случаев имеет смысл снять и переложить послойно и с трамбованием опорный слой грунта в 50–70 см, но в обычной практике его поверхность попросту трамбуют без вспашки. После этого котлован укрывается геотекстилем плотностью не менее 200 г/м2, препятствующим продавливание насыпи в грунт. Сверху насыпается слой речного песка с КУП не более 1,1. Слой песчаной подготовки примерно равен толщине плиты, но может быть и более толстым. Песок нужно насыпать послойно по 50–70 мм и тщательно трамбовать вибрационным способом. Каждый слой выравнивается правилом по заранее отсыпанным уплотнённым маякам, выставленным по нивелиру или гидравлическому уровню. Верхний финишный слой обязательно выводится нивелиром в горизонтальной плоскости с допуском не более 2 мм/м.

Поверх песка укладывается ещё один слой геотекстиля и насыпается гранитный гравий общей мощностью слоя до 15 см. Оптимально, если гравийная насыпь устраивается в два слоя: нижний фракцией 15–25, верхний — фракцией 5–20. Гравийная подготовка может быть заменена на подбетонку марки М100 или М150, её основная задача — рассредоточить нагрузку по подушке и обеспечить ровную плоскость для устройства пирога плиты. И песчаный, и гравийный слой после завершения насыпки должны быть абсолютно плотными, чтобы на песке не оставалось следов от обуви, а гравий не продавливался под весом строительного оборудования. Если опорный слой грунта не представлен плотной глиной, допускается уплотнение промывкой небольшими порциями воды.

Плюсы железобетонного монолитного фундамента

Подходит для нестабильных грунтов

 Монолитная плита  во время сезонных изменений пучинистых грунтов, сохраняет равномерное распределение стеновой нагрузки. Такие изменения могут возникать при сильных морозах и оттаивании, длительной влажности, при всех природных явлениях которые воздействуют на плотность и объемность почвы.  Все здание, как единый конструктив, равномерно поднимается или оседает в зависимости от движении грунта,  при этом сохраняется целостность несущих стен и самого фундамента. В отличие от ленточных фундаментов , которые неравномерно проседают при таких явлениях и дают трещины.  Такое свойство плиты позволяет возводить дома на глинистых почвах и суглинках, торфянистых и склонных к заболачиванию, и даже на песчаных грунтах.

 Характеризуется минимальным процентом усадки, которая происходит равномерно и безболезненно как для самого фундамента так и для всего здания.

плитный монолитный фундамент

Высокая несущая способность

  В данном случае срабатывает обычные законы физики. Чем больше площадь распределения нагрузки, тем меньшее давление оказывается на основание и грунт.  Все многоэтажные дома возводятся и прочно стоят на монолитном плитном или комбинированных со столбчато-свайными фундаментами.

плитный монолит хорошо подходит для тяжелых каменных домов

Долговечность

  Грамотное устройство, с учетом особенностей грунта и поведения самой плиты во время эксплуатации, соблюдение требований технологии по утеплению, гидроизоляции, однородности бетонной смеси, достаточного объема гравийно-песчаной подушки и других базовых требований обеспечат прочность и целостность фундамента на многие десятилетия. В среднем, срок жизни качественного плитного фундамент считается вековым, то есть, на нем может прожить не одно поколение. В каждом населенном пункте достаточно много подобных памятников архитектуры, когда многоэтажное здание более 100 лет и даже до 300 лет стоит на бетонной плите. Но следует заметить, что любое долголетие еще зависит и от надлежащего ухода за строением.

многие памятники архитектуры более века стоят на монолитной плите

Высокая прочность

 Это самый прочный фундамент из всех существующих разновидностей. Достигается за счет однородности и отсутствия слоистости тела плиты. В основании отсутствуют стыки и швы, то есть, нет слабых мест для проникновения разрушающей влажности в тело фундамента и появления трещин. Кроме того, равномерное распределение нагрузки по всей поверхности, снимает значительную часть давления на железобетон, что является плюсом к уровню прочности.

прочность достигается за счет монолитной целостности

Позволяет возвести цокольный этаж

  Единственный фундамент,  на котором рекомендуется возводить дом с цокольным этажом. Устраивается как основание для  цоколя и служит фундаментом для всего дома.

Минимальные земляные работы

 Свойственно для мелкозаглубленных фундаментов, без наличия цоколя. Устойчивость к изменениям свойств грунта позволяет выполнять монтаж прямо на поверхности почвы без заглубления, предварительно очистив участок и выровняв его.  Такие работы можно выполнять самостоятельно без строительной техники.

для мелкозаглубленной плиты не проводятся объемные земляные работы

Простая технология возведения

  В условиях дефицита средств  для возведения фундамента и наличия свободного времени, часть работ можно выполнить своим силами, без привлечения техники и специалистов. В простой технологии устройства плитного фундамента можно легко разобраться. Такие работы как засыпка гравийно-песчаной подушки, подготовка котлована для заглубленных фундаментов, армирование, устройство опалубки, может выполнить любой новичок. Используя специальные формулы или онлайн калькулятор, при  наличии весовых расчетов будущего  дома, можно самостоятельно рассчитать размеры и объемы фундамента, примерное количество материала и его стоимость. Конечно, такие работы как подготовка бетона и его заливку лучше выполнять за один раз с привлечением специальной техник, с целью достижения однородности плиты.

заливка монолитного фундамента бетононасосом

Сокращает внутренние половые работы  

  Плита фундамента уже служит как черновое основание пола в доме. На него можно укладывать финишное половое покрытие: линолеум, ламинат, паркетную доску и если потребуется, защитные материалы, такие как гидроизоляция и утеплитель.   Подробнее про свойства ламината в статье: «Что такое ламинат. Структура и свойства»

плитный фундамент  уже является черновой стяжкой для полов в доме

Минусы

Технология обустройства плитного фундамента имеет и ряд недостатков:

1. Высокая стоимость. Цена монолитного основания достигает 30-35% от стоимости дома.
2. Технологическая сложность и трудоемкость. Особенно это касается фундаментов с глубокой закладкой плиты. Ситуацию усугубляет большой объем работ по выемке земли, да и работы по равномерной укладке раствора так же не отличаются простотой.
3. Потребность в гидроизоляции. Так как плита должна быть хорошо защищена от воздействия влаги (иначе – эрозия бетона), необходимо обеспечить ей хорошую гидроизоляцию. Это увеличивает стоимость и срок проведения работ.
4. Высокий расход материалов: бетона и арматуры.
5. Опасность на вертикально подвижных грунтах. Если под плитой образуются пустоты, то в ней появятся участки с высоким напряжением, а это чревато ее разрушением. Так как фундамент представляет собой монолит, такое явление приведет и к разрушению дома.

Многих интересует вопрос – нужна ли отмостка для плитного фундамента? Да, для этого типа, как и для ленточного, отмостка нужна обязательно. Этот элемент обеспечивает отвод избыточной влаги и предотвращает промерзание грунта, что положительно сказывается на сроке эксплуатации плиты.

Проектирование монолитного фундамента

Вопросы расчета и проектирования фундамента лучше доверить специалистам

Важно учесть не только параметры здания (площадь, материал возведения, вес кровли, стен и прочих элементов), но и особенности почвы, в т.ч. ее несущую способность, водонасыщенность и т.д

Для этого необходимо провести геологические изыскания, а правильно это может сделать только специалист. Кроме того, необходимо учитывать снеговые и ветровые нагрузки.

Важно, чтобы нагрузка на грунт, создаваемая зданием, не была больше несущей способности почвы. Пусть все расчеты делает специалист, а мы укажем лишь примерную логику их проведения:

важнейший показатель, который необходимо рассчитать, — это толщина бетонной плиты. Для этого и необходимо знать несущую способность грунта, а также вес здания;
оценить несущую способность грунта должен геолог. В крайнем случае, можно воспользоваться усредненными данными из таблиц

Допустим, дом необходимо построить на пластичном суглинке, несущая способность которого составляет 3 кг/см2;
важно правильно оценить вес здания, умножая площадь каждой конструктивной части (кровля, стены, перекрытия и т.д.) на удельный вес;
допустим, мы возводим кирпичный 2-этажный дом размером 10*10 м, площадь необходимая для постройки 10 м2 = 100 000 см2;
несущая способность почвы на данном участке будет 100 000 см2*3 кг/см2 = 300 000 кг, или 300 т. Это и есть требуемая нагрузка на почву

Если она будет больше, здание может просесть, если меньше – силы пучения могут выталкивать постройку;
расчет веса дома сложный, так как надо учесть вес стен, кровли, отделочных материалов, мебели и т.д. Наша цель – показать логику расчета, потому допустим, что вес постройки составляет 225 т;
вес бетонной плиты составит 300-225 = 75 т, из которых примерно 15 т составит арматура. 60 т – это вес самого бетона, а при площади 100 000 см2 и удельном весе бетона 2,7 т/м2 толщина плиты составит 27,7 см.
В большинстве случаев достаточно будет плиты толщиной 15-35 см.

Если расчёты заводят в тупик, и нагрузка от здания никак не стыкуется с несущей способностью почвы, то придется вносить коррективы. Например, выбрать для строительства более легкий материал, убрать один из этажей или расширить площадь фундамента.

Материалы для монолитного фундамента

Важно правильно подобрать бетон и арматуру для обустройства оснований сооружений. Например, бетон марки М50 и М100 для фундаментов категорически не подходят. М200 используется только для заливки фундаментных плит, если вес возводимого здания небольшой

М200 используется только для заливки фундаментных плит, если вес возводимого здания небольшой.

Бетон М300 – наиболее подходящий вариант для постройки частных малоэтажных домов, он подходит для большинства сооружений. А вот бетон марки М400 и выше применяется только в промышленном строительстве и в особо ответственных конструкциях, использовать его для сооружения коттеджей нерационально.

Арматура может быть стальной или композитной, ее задача – принятие и распределение изгибающих усилий. Для монолитных плит диаметр арматуры должен быть более 10 мм. Чем слабее грунт, тем толще должны быть стержни. На углах здания целесообразно применять арматуру диаметром около 16 мм.

Используемые схемы армирования

Классическая схема армирования монолитной плиты — два ряда сетки из прутьев AIII диаметром от 12 до 16 мм. Размер ячейки обеих сеток находится в диапазоне 20–25 мм, таким образом, толщина арматуры выбирается, исходя из минимального содержания стали порядка 0,2% в обоих поперечных срезах плиты.

Монтаж арматуры начинается с установки дистанционных пробок, обеспечивающих толщину защитного слоя 50 мм. На пробки, расположенные с шагом в 20–25 см, укладываются продольные прутья арматуры, на них — поперечные, таким образом формируется сетка. Все пересечения арматуры связываются, к каждому третьему приваривается вертикальный пруток для дистанцирования верхнего ряда арматуры.

К пруткам приваривают продольные прутья третьего ряда, затем в форму укладывают те, которые не имеют жёсткой фиксации к вертикальной конструкционной арматуре. На приваренные продольные прутья накладывают и привязывают поперечные, затем снизу к ним поднимают и привязывают оставшиеся, при этом сохраняется номинальный шаг установки. При необходимости нарастить длину арматурных прутьев их связывают с перехлёстом не менее 50 номинальных диаметров.

Если по проекту плита имеет нижние рёбра жёсткости, их формируют за счёт траншей в слое подготовки, укреплённых листовой несъёмной опалубкой. При этом пространство между траншеями — так называемые песочницы — плотно трамбуются и выравниваются по верхним граням опалубки рёбер. Армирование выступов осуществляется П-образными закладными, которые впоследствии связываются с обоими рядами армирующей сетки плиты. В качестве рабочей арматуры для рёбер используют два ряда прутьев, расположенных в нижних углах П-образных анкеровок. При монтаже армирования рёбер также нельзя забывать о минимальном защитном слое в 50 мм.

Дренаж, гидроизоляция и утепление

Поскольку плитный фундамент обычно располагается в промерзающем слое грунта, его гидроизоляция обязательна. Степень локализующей способности гидробарьера определяется высотой УГВ. Для предотвращения капиллярного проникновения влаги в бетон достаточно плёночных гидроизоляторов или рубероида с пропайкой перехлёста полотен порядка 100 мм.

Если УГВ поднимается до плоскости залегания подготовки, требуется применение гидроизолирующих мембран, перехлёст которых герметизируют обмазочной гидроизоляцией. Гидробарьер укладывают с напуском на стены опалубки, на внутренних углах следует аккуратно подрезать материал, чтобы не нарушить геометрию заливочной формы.

В ряде случаев вместо применения дорогостоящих мембран имеет смысл искусственно снизить УГВ путём дренирования. Делать это необходимо ещё до устройства песчано-гравийной подготовки: по контуру котлована выкапывают траншею глубиной около 25–30 см, которая укрывается геотекстилем. Внутрь вкладывают трубы дренажной системы с разуклонкой к общей точке сбора, где монтируется дренажный колодец. Перед началом устройства подготовки траншеи дренажной системы заполняют крупным щебнем, который тщательно трамбуется.

Утепление монолитной плиты не требуется в тех случаях, когда постройка будет отапливаться в зимнее время. Два источника тепла — геотермальный и проникающий через плиту — поддерживают положительную температуру под зданием. Утечки тепла из-под плиты также могут быть предотвращены утеплением отмостки. Для неотапливаемых зданий практикуется укладка поверх слоя подготовки плит пенополистирола ПСБ-С 25, обладающего прочностью на сжатие не менее 120 кПа. При укладке утепления под плиту гидроизоляция всегда располагается под теплозащитой.

Плюсы и минусы монолитного фундамента

Несмотря на то, что есть куда более простые и дешевые в обустройстве типы оснований, технология монолитного фундамента активно применяется по всей стране, так как обладает уникальным набором преимуществ:

• возможность обустройства на тех типах почвы, где строительство другого варианта фундамента невозможно. Это, например, мелкопесчаные и пылевые грунты, насыпные и водонасыщенные, слабонесущие и глинистые почвы;
• долговечность выше, чем у других типов фундамента, и достигает 150 лет при условии соблюдения всех тонкостей его обустройства;
• рекордная несущая способность. Монолитный плитный фундамент выдерживает огромные нагрузки. Для частного строительства это означает, что на нем можно возвести 3-этажный кирпичный дом;
• нагрузки на основание распределяются равномерно, ведь оно монолитное. Отсутствие швов и стыков убережет конструкцию от появления деформаций и разрушений при подвижках грунта, а значит, и дом не перекосится и не покроется трещинами;
• во время сезонных пучений грунта основание равномерно приподнимается вместе с домом, а потом так же равномерно опускается, при этом какие-либо деформации полностью отсутствуют;
• монолитное основание сильно упрощает обустройство чернового пола. После минимальной подготовки на него уже можно класть ламинат, плитку или линолеум;
• монолитная плита становится отличной защитой от грунтовой сырости, которая может проникать в дом, построенный, например, на ленточном основании;
• минимальное количество земляных работ, так как монолитный плитный фундамент заглубляется примерно на 2/3 своей толщины и относится к мелкозаглубленным основаниям. Поэтому подготовительные работы сведены к минимуму, что позволяет сократить временные и финансовые расходы;
• относительная простота и скорость обустройства. Без специальной техники будет сложно обойтись, но времени на подготовку столь надежного основания уйдет минимум. К тому же, выровнять площадку, насыпать песчано-гравийную смесь и утрамбовать ее при наличии необходимой техники сможет практически любой мастер.

По итогу у нас получается уникальное основание, которое можно применять чуть ли не всегда и везде, но, увы, без недостатков не обходится:

• цена. Чтобы залить основание подо всей будущей постройкой, потребуется много бетона и арматуры, а это большие растраты;
• заливку необходимо выполнять одномоментно, а чтобы приготовить такое большое количество бетона, придется воспользоваться специальной техникой (лучший вариант – автомиксер), а это дополнительные расходы;
• возведение монолитного фундамента лучше доверить специалистам. Конечно же, можно попробовать обойтись и своими силами, но придется арендовать специальную технику;
• обустроить подвал или погреб под домом невозможно;
• при строительстве монолитного основания в районах, где температура достигает рекордно низких отметок, необходимо дополнительно обустраивать слой теплоизоляции, что удорожает строительство фундамента;
• монолитный фундамент не подходит для местности, где часто наблюдаются оползни. Также его лучше не использовать на грунтах с мощным илистым или растительным слоем. Еще одно ограничение – местность с большим уклоном;
• необходимо заранее продумать расположение всех коммуникаций.

Отличия свайно-ленточной схемы фундамента

К недостаткам данной системы можно отнести следующее:

1. Многие работы приходится выполнять вручную. Пробитые скважины не позволяют использовать строительную технику для рытья траншей.
2. При связке арматуры с опорами требуются некоторые навыки постройки горизонтального каркаса. От вывода высоты свай и правильности обвязки зависит надежность постройки.
3. Предварительно рекомендуется ознакомиться с несущей способностью почвы. На основании этих данных происходит расчет нагрузки на поверхность.

Чаще всего глубина заложения составляет 35-42 см ниже нулевой отметки. Предварительные работы по созданию котлована предусматривают удаление верхнего пласта почвы до несущего уровня. После этого делается углубление на высоту отсыпной подушки. Периметр заливается сцепляющим составом (минимальная высота составляет 20 см над поверхностью грунта).

Общая высота определяется с учетом тяжести постройки и несущей способности почвы. Конструкция получается частично заглубленной. Данная модель представляет собой ростверк, связанный с грунтом.

В условиях сильно пучинистой почвы есть вероятность выдавливания основания наружным слоем земли. При наихудшем развитии событий бетонные опоры выскакивают из скважин (или обрываются на оголовках).

Такие случаи происходят при несоблюдении правил строительства. Во избежание подобных ситуаций устанавливается отмостка, используются более устойчивые опоры либо переделывается фундамент (на ростверковый).